【優(yōu)化指導】2016-2017學年高中物理 第19章 原子核 6 核裂變課件 新人教版選修3-5

1、6核裂變核裂變一二填一填練一練一、核裂變及鏈式反應(見課本第83頁)1.裂變:鈾核在被中子轟擊后分裂成兩塊質量差不多的碎塊,這類核反應叫原子核的裂變。2.典型核反應方程式:裂變的產(chǎn)物是多樣的,其中最典型的反應是鈾核裂變生成鋇和氪,同時放出3個中子。核反應方程式為:3.鏈式反應:當一個中子引發(fā)一個鈾核裂變后,反應釋放出的中子又轟擊其他原子核產(chǎn)生裂變,釋放出的中子又轟擊其他鈾原子核這樣的反應一代接一代進行下去的過程,叫作裂變的鏈式反應。一二填一填練一練4.臨界體積和臨界質量:通常把裂變物質能夠發(fā)生鏈式反應的 最小體積叫作它的臨界體積,相應的質量叫作臨界質量。5.核裂變的能量:1 kg鈾235全部裂

2、變放出的能量相當于 2 800 t 標準煤完全燃燒時釋放的化學能。 一二填一填練一練二、核電站(見課本第85頁)1.核電站:利用核能發(fā)電,它的核心設施是反應堆,它主要由以下幾部分組成。(1)燃料:鈾棒。(2)慢化劑:鈾235容易捕獲慢中子發(fā)生反應,采用石墨、重水或普通水作慢化劑。(3)控制棒:為了控制能量釋放的速度,就要想辦法調節(jié)中子的數(shù)目,采用在反應堆中插入鎘棒的方法,利用鎘吸收中子的特性,就可以容易地控制鏈式反應的速度。一二填一填練一練2.工作原理:核燃料裂變釋放能量,使反應區(qū)溫度升高。3.能量輸出:利用水或液態(tài)的金屬鈉等流體在反應堆內外 循環(huán)流動,把反應堆內的熱量傳輸出去,用于發(fā)電。4.

3、核污染的處理:為避免射線對人體的傷害和放射性物質對水源、空氣和工作場所造成的放射性污染,在反應堆的外面需要修建很厚的水泥層,用來屏蔽裂變反應放出的各種射線,核廢料具有很強的放射性,需要裝入特制的容器,深埋地下。填一填練一練鈾核裂變時,對于產(chǎn)生鏈式反應的重要因素,下列說法中正確的是()A.鈾塊的質量是重要因素,與體積無關B.為了使鈾235裂變的鏈式反應容易發(fā)生,最好直接利用裂變時產(chǎn)生的快中子C.若鈾235的體積超過它的臨界體積,裂變的鏈式反應就能夠發(fā)生D.裂變能否發(fā)生鏈式反應與鈾塊的質量無關解析:要發(fā)生鏈式反應必須使鈾塊體積或質量大于臨界體積或臨界質量,故A、D錯,C對;鈾235俘獲慢中子發(fā)生裂

4、變的概率大,快中子使鈾235發(fā)生裂變的幾率小,故B錯。答案:C探究一探究二問題導引名師精講典例剖析探究探究一對核裂變和鏈式反應的分析對核裂變和鏈式反應的分析如圖,核裂變示意圖。(1)重核裂變是一種天然現(xiàn)象嗎?(2)只要有中子轟擊鈾塊就可以產(chǎn)生鏈式反應嗎?探究一探究二問題導引名師精講典例剖析探究一探究二問題導引名師精講典例剖析1.鈾核的裂變和裂變方程(1)核子受激發(fā):當中子進入鈾235后,便形成了處于激發(fā)狀態(tài)的復核,復核中由于核子的激烈運動,使核變成不規(guī)則的形狀。(2)核子分裂:核子間的距離增大,因而核力迅速減弱,使得原子核由于質子間的斥力作用而分裂成幾塊,同時放出2或3個中子,這些中子又引起其

5、他鈾核裂變,這樣,裂變就會不斷地進行下去,釋放出越來越多的核能。(3)常見的裂變方程:探究一探究二問題導引名師精講典例剖析2.鏈式反應的條件(1)鈾塊的體積大于臨界體積。(2)鈾塊的質量大于臨界質量。以上兩個條件滿足一個即可。3.裂變反應的能量鈾核裂變?yōu)橹械荣|量的原子核,發(fā)生質量虧損,所以放出能量。探究一探究二問題導引名師精講典例剖析探究一探究二問題導引名師精講典例剖析【例題1】關于重核的裂變,以下說法正確的是()A.核裂變釋放的能量等于它俘獲中子時得到的能量B.中子從鈾塊中通過時,一定發(fā)生鏈式反應C.重核裂變釋放出大量能量,產(chǎn)生明顯的質量虧損,所以核子數(shù)要減少D.由于重核的核子平均質量大于中

6、等質量核的核子平均質量,所以重核裂變?yōu)橹械荣|量的核時,要發(fā)生質量虧損,放出核能探究一探究二問題導引名師精講典例剖析解析:根據(jù)重核發(fā)生裂變的條件和裂變放能的原理分析可知,裂變時因鈾核俘獲中子即發(fā)生核反應,是核能轉化為其他形式能的過程,其釋放的能量遠大于其俘獲中子時吸收的能量。鏈式反應是有條件的,即鈾塊的體積必須大于其臨界體積,如果體積小,中子從鈾塊中穿過時,碰不到原子核,則鏈式反應就不會發(fā)生。在裂變反應中核子數(shù)是不會減少的,質量虧損是遠小于一個核子的質量的,因此選項A、B、C均錯;重核裂變?yōu)橹械荣|量的原子核時,由于核子平均質量小,會發(fā)生質量虧損,從而釋放出核能,選項D正確。答案:D探究一探究二問

7、題導引名師精講典例剖析變式訓練1關于鈾核裂變,下列說法正確的是()A.鈾核裂變的產(chǎn)物是多種多樣的,但只能裂變成兩種不同的核B.鈾核裂變時還能同時釋放23個中子C.為了使裂變的鏈式反應容易進行,最好用純鈾235D.鈾塊的體積對產(chǎn)生鏈式反應無影響解析:鈾核受到中子的轟擊,會引起裂變,裂變的產(chǎn)物是多種多樣的,具有極大的偶然性,但裂變成兩塊的情況多,也有的分裂成多塊,并放出幾個中子,鈾235受中子的轟擊時,裂變的概率大,且可以俘獲各種能量的中子而引起裂變,而鈾238只有俘獲能量在1 MeV以上的中子才能引起裂變,且裂變的幾率小,而要引起鏈式反應,必須使鈾塊體積超過臨界體積。綜上所述,選項B、C正確。答

8、案:BC探究一探究二問題導引名師精講典例剖析探究一探究二問題導引名師精講典例剖析探究探究二核電站核電站如圖,核電站工作流程示意圖。 核電站工作流程(1)核電站的核心設施是什么?(2)核電站是如何實現(xiàn)能量的轉化與轉移的?探究一探究二問題導引名師精講典例剖析探究一探究二問題導引名師精講典例剖析1.核電站的主要組成核電站的核心設施是核反應堆,反應堆用的核燃料是鈾235,它的主要部件列表如下: 探究一探究二問題導引名師精講典例剖析2.反應堆工作原理(1)在核電站中,核反應堆是熱源,如圖為簡化的核反應堆示意圖:鈾棒是燃料,由天然鈾或濃縮鈾(鈾235的含量占2%4%)制成,石墨(重水)為慢化劑,使反應生成

9、的快中子變?yōu)槁凶?便于鈾235的吸收,發(fā)生裂變,慢化劑附在鈾棒周圍。探究一探究二問題導引名師精講典例剖析(2)鎘棒的作用是吸收中子,控制反應速度,所以也叫控制棒?？刂瓢舨迦肷钜恍?吸收中子多,反應速度變慢,插入淺一些,吸收中子少,反應速度加快,采用電子儀器自動調節(jié)控制棒的升降,就能使反應堆安全正常地工作。(3)核反應釋放的能量大部分轉化為內能,這時通過水、液態(tài)鈉等作冷卻劑,在反應堆內外循環(huán)流動,把內能傳輸出去,用于推動蒸汽機,使發(fā)電機發(fā)電。發(fā)生裂變反應時,會產(chǎn)生一些有危險的放射性物質,很厚的水泥防護層可以防止射線輻射到外面。探究一探究二問題導引名師精講典例剖析3.核電站發(fā)電的優(yōu)點(1)消耗的

10、核燃料少。(2)作為核燃料的鈾、釷等在地球上可采儲量大,所能提供的能量大。(3)對環(huán)境的污染要比火力發(fā)電小。探究一探究二問題導引名師精講典例剖析【例題2】如圖是慢中子反應堆的示意圖,對核反應堆的下列說法中正確的是()A.鈾235容易吸收快中子發(fā)生裂變反應B.快中子跟減速劑的原子核碰撞后能量減少,變成慢中子,慢中子容易被鈾235俘獲而引起裂變反應C.控制棒由鎘做成,當反應過于激烈時,使控制棒插入深一些,讓它多吸收一些中子,鏈式反應的速度就會慢一些D.若要使裂變反應更激烈一些,應使控制棒插入深一些,使大量快中子碰撞控制棒后變成慢中子,鏈式反應的速度就會快一些探究一探究二問題導引名師精講典例剖析解析

11、:根據(jù)鈾235的特點,它更容易吸收慢中子而發(fā)生裂變,A錯誤;在反應堆中減速劑的作用就是減少快中子能量從而更易讓鈾235吸收裂變,B正確;鏈式反應的劇烈程度取決于裂變釋放出的中子總數(shù),鎘控制棒可以吸收中子,因而可以控制核反應的快慢,即插入得深,吸收得多,反應將變慢,反之將加快,C正確,D錯誤。答案:BC探究一探究二問題導引名師精講典例剖析變式訓練2山東榮成石島灣核電站總裝機規(guī)模400萬千瓦。核電站與火電站相比較,其優(yōu)勢在于()A.核燃料釋放出的能量遠大于相等質量的煤放出的能量B.就儲能來說,地球上核燃料資源遠多于煤炭C.核電站造成的污染遠小于相等發(fā)電能力的火電站D.核電站比火電站更容易建造解析:

12、核電站與火電站相比,相等質量的核燃料放出的能量比煤放出的能量要大很多,地球上可開采核礦石儲量所能提供的能量約為煤、石油的15倍,只要措施得當,核電站造成的污染很小,核能屬于清潔能源,選項A、B、C均正確;核電站的建造難度較大,選項D錯誤。答案:ABC123451.關于重核的裂變,以下說法正確的是()A.核裂變釋放的能量等于它俘獲中子時得到的能量B.中子從鈾塊中通過時,一定發(fā)生鏈式反應C.重核裂變釋放出大量能量,產(chǎn)生明顯的質量虧損,所以核子數(shù)要減少D.重核裂變?yōu)橹械荣|量的核時,要發(fā)生質量虧損,放出核能解析:核裂變釋放的能量來源于裂變過程的質量虧損,是核能轉化為其他形式能的過程,其能量遠大于俘獲中子時吸收的能量,A錯,D對;鏈式反應發(fā)生是有條件的,鈾塊的體積必須大于其臨界體積,否則,中子從鈾塊中穿過時,可能碰不到原子核,則不會發(fā)生鏈式反應,B錯;重核裂變時,質量數(shù)守恒,C錯。答案:D123452.中國承諾到2020年碳排放量下降40%45%。為了實現(xiàn)負責任大國的承諾,我國將新建核電站項目。目前關于核電站獲取核能的基本核反應方程可能是()解析:重核的裂變是指質量數(shù)較大的原子核分裂成兩個中等質量的原子核,A是裂變反應,A正確;B為衰變,C是發(fā)現(xiàn)質子的反應,D是衰變。答案:A12345123454.核反應堆是實現(xiàn)可控制的重核裂變鏈式反應的一種裝置,它的主要組